光辐射测量第三章灯具复旦教材PPT
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光辐射测量-第二章照明光源讲义复旦教材
SOX SOX-E
2.2白炽灯
GLS 灯
玻壳 清光型, 钠钙玻璃 也有磨沙型，乳白型，彩泡型，镜面反射型 起保护钨丝作用
填充气体 减少钨的蒸发率
惰性气体(Ar , N2)
灯丝 钨丝, 发光体
灯座 引线
反射型灯泡
泡壳形状特殊 – 吹制的泡壳 – 碗状反射罩 – 压制玻璃
内置铝反射罩 可选择光束角度 在灯寿命期间，光输出
•盒式灯头 通常加一前置玻璃以保护反射罩和减少 紫外辐射
卤钨灯特性与应用
特性 暖色调 ,Tc 2800K - 3000K 高显色指数 , Ra =100 寿命增加到 2000-4000 hrs
应用:
双端灯: 泛光照明等室外照明 低压灯: 室内应用领域，象商店， 旅馆，家庭等。这些地方主要考虑较 高的显色性和暖色调。
节能型卤钨灯
涂有红外反射膜的新型卤钨灯
1、现已采用TiO2/SiO2膜系 替代原来的ZnS/MgF2 2、用双面膜代替单面膜 结论：节电10%以上
节能型卤钨灯
采用红外反射膜可以将光效提高15％－20％
2.3气体放电灯
气体放电: 特性
•气体放电 : • 电流通过两固体阴极间的气体. •电流载体是填充气体中的带电粒子
光的产生
光致发光
荧光发光
某些固体受到高速电子或辐射冲 击时将产生可见光辐射
磷光现象
激发辐射消失以后辉光仍然存在 的现象
主要光源(人造)
固体
热辐射
白炽灯
气体
选择性辐射 + 发光
气体放电灯
灯的种类
白炽灯 气体放电灯
汞灯
金卤灯
钠灯
白炽灯
低压汞灯
高压汞灯
最新[新版]8. 第三章(4) 远感影像辐射校订幻灯片课件
![最新[新版]8. 第三章(4) 远感影像辐射校订幻灯片课件](https://img.taocdn.com/s3/m/274780e567ec102de2bd89e9.png)
畸变，特别是定量遥感。 • 2、太阳辐射引起的辐射误差 • 1）太阳位置引起的辐射误差 • 2）地表地形起伏引起的辐射误差
2、由于大气引起辐射误差校正
一个基本概念 ：
反射率
• 反射率是反射辐射通量与入射通量的比 值，是0-1之间的无量纲的值
• ρλ=Φreflectedλ/ Φiλ
• 通常用反射率描述各种地物的光谱反射 特性。
Eλ为传感器输入辐射度 K λ为传感器的光谱响应系数； ρλ为地物的波谱反射系数； E0为太阳辐射照度 T（Z1，Z2）为Z1到Z2区段的大气层光学厚度 θ为太阳天顶角；ελ为地物的发射率系数 We(λ)为与地物同温度黑体的发射通量密度 H为平台高度；bλ为大气辐射所形成的天空辐射照度
辐射传输方程
进 入 夏 天 ，少 不了一 个热字 当头， 电扇空 调陆续 登场， 每逢此 时，总 会想起 那 一 把 蒲 扇 。蒲扇 ，是记 忆中的 农村， 夏季经 常用的 一件物 品。 记 忆 中 的故 乡 ， 每 逢 进 入夏天 ，集市 上最常 见的便 是蒲扇 、凉席 ，不论 男女老 少，个 个手持 一 把 ， 忽 闪 忽闪个 不停， 嘴里叨 叨着“ 怎么这 么热” ，于是 三五成 群，聚 在大树 下 ， 或 站 着 ，或随 即坐在 石头上 ，手持 那把扇 子，边 唠嗑边 乘凉。 孩子们 却在周 围 跑 跑 跳 跳 ，热得 满头大 汗，不 时听到 “强子 ，别跑 了，快 来我给 你扇扇 ”。孩 子 们 才 不 听 这一套 ，跑个 没完， 直到累 气喘吁 吁，这 才一跑 一踮地 围过了 ，这时 母 亲总是 ，好似 生气的 样子， 边扇边 训，“ 你看热 的，跑 什么？ ”此时 这把蒲 扇， 是 那 么 凉 快 ，那么 的温馨 幸福， 有母亲 的味道 ！ 蒲 扇 是 中 国传 统工艺 品，在 我 国 已 有 三 千年多 年的历 史。取 材于棕 榈树， 制作简 单，方 便携带 ，且蒲 扇的表 面 光 滑 ， 因 而，古 人常会 在上面 作画。 古有棕 扇、葵 扇、蒲 扇、蕉 扇诸名 ，实即 今 日 的 蒲 扇 ，江浙 称之为 芭蕉扇 。六七 十年代 ，人们 最常用 的就是 这种， 似圆非 圆 ， 轻 巧 又 便宜的 蒲扇。 蒲 扇 流 传 至今， 我的记 忆中， 它跨越 了半个 世纪， 也 走 过 了 我 们的半 个人生 的轨迹 ，携带 着特有 的念想 ，一年 年，一 天天， 流向长
2、由于大气引起辐射误差校正
一个基本概念 ：
反射率
• 反射率是反射辐射通量与入射通量的比 值，是0-1之间的无量纲的值
• ρλ=Φreflectedλ/ Φiλ
• 通常用反射率描述各种地物的光谱反射 特性。
Eλ为传感器输入辐射度 K λ为传感器的光谱响应系数； ρλ为地物的波谱反射系数； E0为太阳辐射照度 T（Z1，Z2）为Z1到Z2区段的大气层光学厚度 θ为太阳天顶角；ελ为地物的发射率系数 We(λ)为与地物同温度黑体的发射通量密度 H为平台高度；bλ为大气辐射所形成的天空辐射照度
辐射传输方程
进 入 夏 天 ，少 不了一 个热字 当头， 电扇空 调陆续 登场， 每逢此 时，总 会想起 那 一 把 蒲 扇 。蒲扇 ，是记 忆中的 农村， 夏季经 常用的 一件物 品。 记 忆 中 的故 乡 ， 每 逢 进 入夏天 ，集市 上最常 见的便 是蒲扇 、凉席 ，不论 男女老 少，个 个手持 一 把 ， 忽 闪 忽闪个 不停， 嘴里叨 叨着“ 怎么这 么热” ，于是 三五成 群，聚 在大树 下 ， 或 站 着 ，或随 即坐在 石头上 ，手持 那把扇 子，边 唠嗑边 乘凉。 孩子们 却在周 围 跑 跑 跳 跳 ，热得 满头大 汗，不 时听到 “强子 ，别跑 了，快 来我给 你扇扇 ”。孩 子 们 才 不 听 这一套 ，跑个 没完， 直到累 气喘吁 吁，这 才一跑 一踮地 围过了 ，这时 母 亲总是 ，好似 生气的 样子， 边扇边 训，“ 你看热 的，跑 什么？ ”此时 这把蒲 扇， 是 那 么 凉 快 ，那么 的温馨 幸福， 有母亲 的味道 ！ 蒲 扇 是 中 国传 统工艺 品，在 我 国 已 有 三 千年多 年的历 史。取 材于棕 榈树， 制作简 单，方 便携带 ，且蒲 扇的表 面 光 滑 ， 因 而，古 人常会 在上面 作画。 古有棕 扇、葵 扇、蒲 扇、蕉 扇诸名 ，实即 今 日 的 蒲 扇 ，江浙 称之为 芭蕉扇 。六七 十年代 ，人们 最常用 的就是 这种， 似圆非 圆 ， 轻 巧 又 便宜的 蒲扇。 蒲 扇 流 传 至今， 我的记 忆中， 它跨越 了半个 世纪， 也 走 过 了 我 们的半 个人生 的轨迹 ，携带 着特有 的念想 ，一年 年，一 天天， 流向长
光辐射检测器件PPT课件
硒光电池：光谱响应范围 0.34~0.75 μm 峰值波第长30页/共01.5054页μm
• （4）温度特性
（5）频率特性
第31页/共105页
• 3）光电池的应用 • 作为光电检测器件、将太阳能转变为电能 • 作为检测器件，有着光敏面积大，频率响应高，光电流随照度线性变化等
特点。用在光电读数、光电开关、光栅测量技术、激光准直、电影还音等 装置上。 • 作为太阳能电池，可常用于卫星、微波站、野外灯塔、航标灯，无人气象 站等无输电线路地区的电源供给。
聚焦位置与入射光方向有关，能够减小杂散背景光的干扰，但也引起灵敏度 随入射光方向而变化。
第36页/共105页
• 2）工作原理 • 硅光电二极管通常是用在电压反偏的光电导工作模式。
光电二极管光电转换示意图
第37页/共105页
• 3）光电二极管的特性参数 • （1）结电容 • 光电二极管的重要工作区是势垒区．它的厚度对光电二极管的特性有着非常重要
的影响。 • 结电容可表示为：
N Cj U
N：掺杂浓度 U：外加电压
第38页/共105页
•
（2）光谱特性
•
光谱特性主要决定于：
•
①表面层(半导体薄层与金属薄层)
•
②材料的禁带宽度Eg；
•
②表面抗反射涂层的性质与厚度，
•
④器件的结构。
2DU和2DUL系列光电二极管的光谱特性
第39页/共105页
• （3）光电特性 • 反向偏压足够大时，光生电流与所加的电压几乎无关，它仅取决于光照
第20页/共105页
• 1）光电池的基本结构 • 光电池的基本结构就是一个PN结。因衬底材料导电类型不同而分成2CR
系列和2DR系列两种。
• （4）温度特性
（5）频率特性
第31页/共105页
• 3）光电池的应用 • 作为光电检测器件、将太阳能转变为电能 • 作为检测器件，有着光敏面积大，频率响应高，光电流随照度线性变化等
特点。用在光电读数、光电开关、光栅测量技术、激光准直、电影还音等 装置上。 • 作为太阳能电池，可常用于卫星、微波站、野外灯塔、航标灯，无人气象 站等无输电线路地区的电源供给。
聚焦位置与入射光方向有关，能够减小杂散背景光的干扰，但也引起灵敏度 随入射光方向而变化。
第36页/共105页
• 2）工作原理 • 硅光电二极管通常是用在电压反偏的光电导工作模式。
光电二极管光电转换示意图
第37页/共105页
• 3）光电二极管的特性参数 • （1）结电容 • 光电二极管的重要工作区是势垒区．它的厚度对光电二极管的特性有着非常重要
的影响。 • 结电容可表示为：
N Cj U
N：掺杂浓度 U：外加电压
第38页/共105页
•
（2）光谱特性
•
光谱特性主要决定于：
•
①表面层(半导体薄层与金属薄层)
•
②材料的禁带宽度Eg；
•
②表面抗反射涂层的性质与厚度，
•
④器件的结构。
2DU和2DUL系列光电二极管的光谱特性
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• （3）光电特性 • 反向偏压足够大时，光生电流与所加的电压几乎无关，它仅取决于光照
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• 1）光电池的基本结构 • 光电池的基本结构就是一个PN结。因衬底材料导电类型不同而分成2CR
系列和2DR系列两种。
光辐射测量原理与技术——光通量及亮度的测量
第三章光通量及亮度的测量§３-１理想积分球原理及光通量标准灯理想积分球的条件：①积分球的内表面为一完整的几何球面,半径处处相等②球内壁是中性均匀漫射面，对各种波长的入射光线具有相同的漫反射比 ③球内没有任何物体,光源也看作只发光而没有实物的抽象光源理想积分球原理：１.积分球（光通球或球形光度计）结构： ①内部空的完整球壳,内壁涂白色的漫射层②球直径按待测灯尺寸和功率大小而定,直径D=1m 、2m 、3m 等 ③球壁上开一小窗口,其直径d ∝r(灯的尺寸）④球上开一个小门,或打开个口方便装取灯,有接线架、灯头、挡屏 2.积分球原理：设光源S 直接在球内任一点建立的照度E A ，在M 处的照度为E M A 处dS 发生第一次漫射出度为： 故由朗伯定律的特性知dS 面的光亮度为：A 处dS 发生漫射在M 处产生的二次照度为:a M E ρ=0/A L E ρπ=2222222(/2)cos ()()4L L ds AM L ds dE ds AM AM r r θ⋅⋅=⋅=⋅=上式代入得:整个球面发生一次漫射在M 处建立的二次照度为：222244AE dE E ds r r ρρφππ===⎰⎰类似分析为：二次漫射光线在M 处建立的照度为：23233222/44dE E ds r E dE E ds E r ρρπρπ=→===⎰⎰同理：2432E E E ρρ==235432E E E E ρρρ===⋅⋅⋅⋅⋅⋅则M 点的总照度E M 为:212312(1)M E E E E E E ρρ=+++⋅⋅⋅⋅⋅⋅=++++⋅⋅⋅⋅⋅⋅121121114M E E E E E E r ρρφρρπ→=+=+⋅=+--故用小挡屏挡住S 直接射向M 点的光线时，则E 1=0221414M E E r E r ρρρφρφπρπρ-→==⋅→=- 上式中r 、ρ均为常数,球壁上任何位置的E 与光源S 的总光通量Φ总成正比,因此可以通过测量球壁上开的小窗口的照度来计算光源的总光通量Φ总。
光电信号检测 光辐射基础和光源[可修改版ppt]
![光电信号检测 光辐射基础和光源[可修改版ppt]](https://img.taocdn.com/s3/m/da5fd882cf84b9d529ea7a15.png)
➢ 5．辐射出射度Me： 扩展辐射源单位面积所辐射 的通量，即dΦe／dS，
➢ dΦe由是扩展源表面dS在各方向上所发出的辐射 通量，单位为 W／m2(瓦每平方米)。
➢ Ee和Me的单位相同，其区别在于： Ee是描述辐 射接收面所接收的辐射特性，而Me则为描述扩展 辐射源向外发射的辐射特性。
➢ 6．辐射亮度Le：扩展源表面一点处的面元在给 定方向上单位立体角、单位投影面积内发出的辐
射通量。单位为W／sr·m2（瓦每球面度平方米）
Le
d2e(,) ddScos
Le：随方向变化而变化
➢ 辐射源所辐射的能量往往由许多不同波长的单色辐 射所组成。为了研究各种波长的辐射通量，需要对 某一波长的单色光的辐射能量作出相应的定义。
➢
➢ 7．光谱辐射通量 Φe（λ）：辐射源发出的光在波 长λ处的单位波长间隔内的辐射通量。也叫辐射通 量的光谱密度。
555nm，锥体细胞
暗视觉光谱光视效率：亮度 < 0.001cd/m2，V ′(λ)，峰值在
507nm，杆状细胞
2、光度的基本物理量
➢ 光度学量是以人眼对光辐射刺激所产生的视觉为 基础，受到了主观视觉的限制，不是客观的物理 学描述方法；
➢ 只在可见光波段有意义； ➢ 用下脚标“v”表示，辐射度学量和光度学量是一
Φe ＝dQe／dt，单位为W(瓦)。
3．辐射强度Ie ：点辐射源在 给定方向单位立体角内的辐 射通量，单位为W/sr（瓦每 球面度）， Ie＝dΦe／dΩ。
4．辐射照度Ee：投射在单位面积上的辐射通量， 即Ee ＝ dΦe／dA，单位为W／m2(瓦每平方米)。 dA是投射辐射通量dΦe的面积元。
➢ 即光谱辐射通量是辐射通量随波长的变化率。
灯具分布光测量PPT课件
灯具利用系数
• 灯具的利用系数是指灯具在规定的条件下可使多少灯具内光源 的光通量送到工作面上。高的利用系数和低的眩光这是照明设 计人员追求的重要目标之一室内灯具的利用系数是在考虑灯具 对工作面的直射照度的贡献上，还考虑了四壁、顶棚和地板的 相互反射对工作面照度的贡献。道路灯具的利用系数则只考虑 灯具直射光通量对路面照度的贡献。泛光灯具由于使用场所难 以规范数据化，因此，泛光灯具的光度数据中没有利用系数。
第6页/共33页
灯具测试坐标系
• Type A
第7页/共33页
• Type B 第8页/共33页
• Type C • Type C和Type B是常用的两种测试坐标系。其中出具测试报告的时候，投光灯具是使用Type B坐标系，
而其他灯具使用Type C坐标系
第9页/共33页
不同类型灯具的C平面规定
第26页/共33页
路灯利用系数曲线
第27页/共33页
灯具光束角
• 最大光强：灯具的最大光强（即锋值光强），单位：cd。 • 光束角，一般是指在50%最大光强间夹角为光束角，单位：度。一般把光束角≤20°的称为窄光束；把光束
角在20°～40°之间的称为中光束：光束角≥40°的称为宽光束。
第28页/共33页
第15页/共33页
灯具的光强分布
• 不同光源、灯具向空间各个方向射出的光通量是很不一样的。 • 空间图最能直观地描绘光分布的特性．方法是把各个方向上测
得的光强，以一条条矢径的形式画在一个球坐标系上。假定光 源就在坐标系的极点上，这些矢量合起来就构成了“光分布体”
第16页/共33页
• 要标志辐射轴对称的光源在空间的光分布，有一条光强分布曲线就足够用了。 • 如果与轴向对称的差别较大，那么只用一条曲线描述光在空间的分布就不够了，在这个情况下就需要测定
光辐射测量光色彩和视觉复旦教材
第12页/共53页
I = 光通量 立体角＝
光强
I w
d
w
光源在给定方向上单 位立体角内辐射的光 通量
单位 : 坎德拉 cd 符号 : I
Φ=4 π I
第13页/共53页
光强
某些实际例子
自行车车灯(无反射罩)
自行车车灯(有反射罩)
厚玻璃射灯 PAR 38 120W
Spot MVF 406 CAT A1/1800W 最 大光强
灯具的直接眩光
第46页/共53页
眩光的控制
为减少眩光，必须选择合适的布灯位置。
对眩光敏感的观察区
第47页/共53页
质量等级 A （很高质量） B （高质量） C （中等质量） D （质量差） E （质量很差）
眩光的分级
作业或活动的类型
非常精确的视觉作业
视觉要求高的作业， 中等视觉要求的作业， 但需要注意力高度集中 视觉要求中等的作业，注意力集中程度的要 求中等，工作者有时要走动 视觉要求和注意力集中程度的要求都比较低， 而且工作者常在规定区内走动 工作者并不限于室内某一工位， 而是走来 走去， 作业的视觉要求低. 或不为同一群 人持续
300
粗加工工厂, 演讲场所
500
实验室,电脑房,超级市场,中等类型工厂
750
普通办公室, 电子工厂
1000
画图室,精密工厂
30,000
影剧院的投影光束
第41页/共53页
均匀性
在一些区域（如办公室 ) 要求照明高度均匀
在社区中，非均匀照明能 产生一种艺术效果
第42页/共53页
亮度对比
较适和的亮度对 比环境使视觉较 为舒适
第5页/共53页
辐射量与光量PPT课件
12
第12页/共22页
三、光度量
• 原因：
• 1、人的视神经对各种不同波长 的光的感光灵敏度是不一样的， 对绿光最灵敏，对红光的灵敏度 要低的多。
• 2、由于不同的人的视觉生理和 心理作用不一样，不同的人对各 种波长的光的灵敏度也有差别。
13
第13页/共22页
视 见 函 数 • 国际照明委员会根据对许多人的大量观察结果，用平均值的方法，确定了人眼对各种波长的光的相对灵敏 度称为“标准光度观察者” 的光谱光视效率V(λ) ，或视见函数。 V(λ)的最大值在555nm处，此时， V(λ)=1，其他波长的V(λ)都小于1。
• 单位：流明（lm）
•发光强度I
• 光源在给定方向上单位立体角内所发出的光通量，称为 光源在该方向上发光强度
• 单位：坎德拉（cd）
17
第17页/共22页
光度量及单位
•光出射度M
• 光源表面给定点处单位面积向半空间内所发出 的光通量，称为光源在该点的光出射度
• 单位：流明/米2 lm/m 2
•光照度E
•光量Q
19
第19页/共22页
常见环境下的光度值
20
第20页/共22页
本节重点
•光的波粒二象性 •辐射特性的定义
•辐射度量：定义与单位 •光度量： 人眼特性
21
第21页/共22页
感谢您的观看！
22
第22页/共22页
一、光的本质
• 光具有波粒二象性，既是电磁波， 又是光子流。
•历史上的重要人物
• 牛顿 • 惠更斯、杨、费涅耳 • 麦克斯韦 • 普朗克 • 爱因斯坦
1
第1页/共22页
牛顿
• 光的粒子说（17世纪的微粒流的假说）
第12页/共22页
三、光度量
• 原因：
• 1、人的视神经对各种不同波长 的光的感光灵敏度是不一样的， 对绿光最灵敏，对红光的灵敏度 要低的多。
• 2、由于不同的人的视觉生理和 心理作用不一样，不同的人对各 种波长的光的灵敏度也有差别。
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视 见 函 数 • 国际照明委员会根据对许多人的大量观察结果，用平均值的方法，确定了人眼对各种波长的光的相对灵敏 度称为“标准光度观察者” 的光谱光视效率V(λ) ，或视见函数。 V(λ)的最大值在555nm处，此时， V(λ)=1，其他波长的V(λ)都小于1。
• 单位：流明（lm）
•发光强度I
• 光源在给定方向上单位立体角内所发出的光通量，称为 光源在该方向上发光强度
• 单位：坎德拉（cd）
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光度量及单位
•光出射度M
• 光源表面给定点处单位面积向半空间内所发出 的光通量，称为光源在该点的光出射度
• 单位：流明/米2 lm/m 2
•光照度E
•光量Q
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第19页/共22页
常见环境下的光度值
20
第20页/共22页
本节重点
•光的波粒二象性 •辐射特性的定义
•辐射度量：定义与单位 •光度量： 人眼特性
21
第21页/共22页
感谢您的观看！
22
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一、光的本质
• 光具有波粒二象性，既是电磁波， 又是光子流。
•历史上的重要人物
• 牛顿 • 惠更斯、杨、费涅耳 • 麦克斯韦 • 普朗克 • 爱因斯坦
1
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牛顿
• 光的粒子说（17世纪的微粒流的假说）
光辐射测量-第二章照明光源复旦教材ppt课件
2、长余晖残光荧光灯
该灯是将长余晖荧光灯粉加涂在灯管内的普通荧光粉层下， 当供电停顿后一小时仍有微弱的光照射。这种荧光灯的残光发 光峰值为490nm，接近暗场所的光谱灵敏度的波长峰值507nm， 适宜于暗场所时照明
几种新型荧光灯
3、四基色荧光灯 添加红外线，适宜植物工场作近光照明
4、可变色荧光灯 经过控制电子的能量可实现气体原子的选择性激发
卤钨灯特性与运用
特性 暖颜色 ,Tc 2800K - 3000K 高显色指数 , Ra =100 寿命添加到 2000-4000 hrs 运用: 双端灯: 泛光照明等室外照明 低压灯: 室内运用领域，象商店， 旅馆，家庭等。这些地方主要思索较 高的显色性和暖颜色。
节能型卤钨灯
涂有红外反射膜的新型卤钨灯
从而改动发光的颜色。
高压汞蒸气放电灯 (HPMV)
高压汞灯: 概要
功率范围W
Lm 光输出范围
Lm/W 光效范围
Ra colour rendering
K 色温
HPLN 1000
50 58000
1800 58
36
HPLComf.
400
50 24000
2000 60
40
45
55
4000 3400
ML 500
高压弧光放电： 添加气体压强 气体温度高 管压降大 电弧长度短
气体放电灯:放电特性
负阻特性 ( 雪崩效应) 限流安装 - 补偿负阻特性 启动安装 -抑制启动时气体较冷条件 下的高电阻
灯的寿命
•技术寿命 : 灯点燃到不能任务的时间。 •平均寿命 :在测试当中，50%的灯不能任务时所 点燃的时间。 •经济寿命 : 当综合光输出下降到某一百分比时所 点燃的时间( 室外70% , 室内80% 是可接受的数据 )
该灯是将长余晖荧光灯粉加涂在灯管内的普通荧光粉层下， 当供电停顿后一小时仍有微弱的光照射。这种荧光灯的残光发 光峰值为490nm，接近暗场所的光谱灵敏度的波长峰值507nm， 适宜于暗场所时照明
几种新型荧光灯
3、四基色荧光灯 添加红外线，适宜植物工场作近光照明
4、可变色荧光灯 经过控制电子的能量可实现气体原子的选择性激发
卤钨灯特性与运用
特性 暖颜色 ,Tc 2800K - 3000K 高显色指数 , Ra =100 寿命添加到 2000-4000 hrs 运用: 双端灯: 泛光照明等室外照明 低压灯: 室内运用领域，象商店， 旅馆，家庭等。这些地方主要思索较 高的显色性和暖颜色。
节能型卤钨灯
涂有红外反射膜的新型卤钨灯
从而改动发光的颜色。
高压汞蒸气放电灯 (HPMV)
高压汞灯: 概要
功率范围W
Lm 光输出范围
Lm/W 光效范围
Ra colour rendering
K 色温
HPLN 1000
50 58000
1800 58
36
HPLComf.
400
50 24000
2000 60
40
45
55
4000 3400
ML 500
高压弧光放电： 添加气体压强 气体温度高 管压降大 电弧长度短
气体放电灯:放电特性
负阻特性 ( 雪崩效应) 限流安装 - 补偿负阻特性 启动安装 -抑制启动时气体较冷条件 下的高电阻
灯的寿命
•技术寿命 : 灯点燃到不能任务的时间。 •平均寿命 :在测试当中，50%的灯不能任务时所 点燃的时间。 •经济寿命 : 当综合光输出下降到某一百分比时所 点燃的时间( 室外70% , 室内80% 是可接受的数据 )
灯具光学讲义-精选
Eh=kE10
后面 例题
当灯具安装在9米高，求在马路上且 垂直于马路纵向的方向上，离灯下 点的水平距离13.5米的地方的照度 值是多少？
2020/2/4
光通量利用系数曲线
路灯头 的仰角
2020/2/4
求照度均匀度
光通量利用系数曲线示意
2020/2/4
用光通量利用曲线和等照度曲线 计算照度均匀度
5 .43 .38 .35 .43 .38 .34 .42 .37 .34 .40 .37 .34 .39 .36 .33 .32 .154
6 .39 .34 .30 .38 .34 .30 .37 .33 .30 .36 .32 .30 .35 .32 .29 .28 .145
7 .35 .30 .26 .35 .30 .26 .34 .29 .26 .33 .29 .26 .32 .28 .26 .24 .138
建筑物特征分类
2020/2/4
A． 生 产 中 几 乎 很 少 有 尘埃、烟、烟灰及蒸气 排出或出外部进入本房 间
RCR=5hRC(L+W)/L*W
2020/2/4
Ρcc——顶棚空间的反射系数;ρw——墙面的反射系数;ρfc——地板空间的反射系数;WDRC——墙面直接辐射系数
利用系数 CU
利 用 系 数:
ρCC
80
70
50
30
10
0
ρW 50 30 10 50 30 10 50 30 10 50 30 10 50 30 10 0 WDRC
½ θ1/2—— 照度角
2020/2/4
2020/2/4
距高比：1.2 距高比：1.7 距高比：2.1
灯具描述： 70WHPS； 光源被垂直装在一个旋转对称反射器内
后面 例题
当灯具安装在9米高，求在马路上且 垂直于马路纵向的方向上，离灯下 点的水平距离13.5米的地方的照度 值是多少？
2020/2/4
光通量利用系数曲线
路灯头 的仰角
2020/2/4
求照度均匀度
光通量利用系数曲线示意
2020/2/4
用光通量利用曲线和等照度曲线 计算照度均匀度
5 .43 .38 .35 .43 .38 .34 .42 .37 .34 .40 .37 .34 .39 .36 .33 .32 .154
6 .39 .34 .30 .38 .34 .30 .37 .33 .30 .36 .32 .30 .35 .32 .29 .28 .145
7 .35 .30 .26 .35 .30 .26 .34 .29 .26 .33 .29 .26 .32 .28 .26 .24 .138
建筑物特征分类
2020/2/4
A． 生 产 中 几 乎 很 少 有 尘埃、烟、烟灰及蒸气 排出或出外部进入本房 间
RCR=5hRC(L+W)/L*W
2020/2/4
Ρcc——顶棚空间的反射系数;ρw——墙面的反射系数;ρfc——地板空间的反射系数;WDRC——墙面直接辐射系数
利用系数 CU
利 用 系 数:
ρCC
80
70
50
30
10
0
ρW 50 30 10 50 30 10 50 30 10 50 30 10 50 30 10 0 WDRC
½ θ1/2—— 照度角
2020/2/4
2020/2/4
距高比：1.2 距高比：1.7 距高比：2.1
灯具描述： 70WHPS； 光源被垂直装在一个旋转对称反射器内
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在光导纤维中的全反射
20
用于照明的光导纤维的发光形式有两种，如图所示. 图(a)为端发光，图(b)为侧发光.
光导纤维的两种发光形式 (a) 端发光；(b) 侧发光 1 光发生器；2 光纤；3 终端发光头
21
无论采用哪种光纤照明，都需有一个光发生器. 光 发生器的原理如图所示.
光纤光发生器的结构原理
22
导光管也是一种远程传光系统，而且可以用来传输 大的光通量. 现在常用的导光管有两种，一种是有 缝导光管，另一种是棱镜导光管.
棱镜导光管结构示意图 (a) OLF的结构；(b) OLF卷成的导光管
23
3.2灯具的分类
灯具有成千上万种，分类方法也多种多样. 如按其 用途来分类，有民用灯具、工矿灯具、舞台灯具、 车船灯具、防爆灯具和路灯灯具等. 倘若按其安装 方式来分类，则有嵌入式、吸顶式、悬挂式、落地 式和移动式等. 下面介绍几种根据灯具的防护性能 和光分布情况进行分类的方法.
的固体异物
径大于2.5 mm的固体异物
4 防 护 大 于 1 mm 的 厚度大于1 mm的线材或条片，直径大于1 mm
固体异物
的固体异物
5 防尘
不能完全防止灰尘进入，但进入量不能达到 妨碍设备正常工作的程度
6 尘密
无尘埃进入
27
续上表
第二位特 征数字
说明
0 无防护 1 防滴 2 15°防滴
3 防淋水 4 防溅水 5 防喷水 6 防猛烈海浪
覆铝 磨光 磨光
反射率 0.7
0.8 0.9 0.85-0.88 0.65 0.60
6
反射器件
散反射
无光源的镜面象 适度的视觉控制:光束柔和 锤打，腐蚀，刷漆的普通镜面反射 通常为散反射
7
反射器件
漫反射
任何方向都有散射光 无精确的光线控制 无光泽的磨光金属或油漆面是最普通的 漫反射表面 发射器外型不是很重要 反射器越深 , 光线间的相互作用以及吸 收作用越大，效率越低。
7 防浸水
8 防潜水
含义
没有特别的防护 滴水（垂直滴水）应没有影响 当外壳从正常位置倾斜不大于15°以内时，垂直 滴水无有害影响 与垂直线成60°范围内的淋水无影响 任何方向上的溅水无有害影响 任何方向上的喷水无有害影响 经猛烈海浪或经猛烈喷水后，进入外壳的水量不 致达到有害程度 浸入规定水压的水中，经规定时间后，进入外壳 的水量不会达到有害程度 能按制造厂规定的要求长期潜水
8
外形各异的反射器件
反射器件的形状决定了光束图案
平面反射器:
通常用于装饰型灯具，主要用于图 异的反射器件
反射器件的形状决定了光束图案
抛物线反射器
点光源放置在焦点位 置将产生平行光束
10
外形各异的反射器件
点光源从焦点位置外移将产生会聚性光束， 内移将产生发散性光束
有具体尺寸的光源位于 焦点将产生不同的散射 光束，其决定于入射点 到光源的距离
反射器件 折射器件 漫射器件 滤光器件 屏蔽器件
3
光线的不同分布
4
反射器件－最普通的光学器件
三种基本类型的反射器件
定向反射
遵守所有的反射定律 精确的光学分布 镜面铝是最常用的材料
5
反射器件
不同镜面材料的反射率
材料 铝面 镀铝金属面: 高纯铝 银面 玻璃和塑胶 铬 不锈钢
加工 磨光和电镀
磨光和电镀 磨光和电镀
Ⅱ类 除基本绝缘，还有补充绝缘，做 绝缘性好，安全程度高，适用于环境
成双重绝缘或加强绝缘，提高安 差、人经常触摸的灯具，如台灯、手
全性
提灯等
Ⅲ类 采用特低安全电压（交流有效值 灯具安全程度最高，用于恶劣环境，
＜50 V），且灯内不会产生高于 如机床工作灯、儿童用灯等
此值的电压
25
灯具防尘放水等级
目前采用特征字母IP后面跟两个数字来表示灯具的防 尘、防水等级. 第1个数字表示对人、固体异物或尘埃 的防护能力，第2个数字表示对水的防护能力，见下表 ：
11
外形各异的反射器件
要达到精确的光束控制 , 灯泡在反射器中的相对位置非常重要。如果位 置有偏差，则光分布将完全不同
12
外形各异的反射器件
平滑面反射器和小平面反射 器
平滑面反射器 : 窄光束 小平面反射器 : 光束较宽
13
外形各异的反射器件
球形反射器和抛物线反射器的结合将产生非对称光束分布
外围光束强度将比 中心光束强度要高
24
按防触电保护方式分类
灯具的防触电保护分类
灯具 等级
灯具主要性能
应用说明
0类 保护依赖基本绝缘—在易触及的 适用安全程度高的场合，且灯具安装、 部分及外壳和带电体间的绝缘 维护方便. 如空气干燥、尘埃少、木 地板等条件下的吊灯、吸顶灯
Ⅰ类 除基本绝缘外，易触及的部分及 用于金属外壳灯具，如投光灯、路灯、 外壳有接地装置，一旦基本绝缘 庭院灯等，提高安全程度 失效时，不致有危险
挡板和百叶: 通常用于荧光灯灯具
遮光角 : 是指照明器出光沿口遮蔽光源体使 之完全看不见的方位与水平线的夹角.
内置格栅:位于灯泡上方的小水平平面， 用于泛光灯。
18
采用一些遮光器件，附加到灯具上去，从而达到增大 灯具保护角，达到减少眩光的目的。
常用的遮光器的结构
19
光导纤维和导光管
光导纤维的结构原理如图所示. 其芯体由透明材料 制成，外包层材料的折射率比芯体稍低. 光线经过 多次的全反射可从光纤的一端传到另一端.
14
折射器件
利用光的折射原理将透光材料做成灯具元件，改变 光线前进方向，获得合理的光分布。
透镜 （a）凸透镜 （b）凹透镜
15
折射器件
菲涅耳透镜原理 （a）平凸透镜（b）菲涅耳透镜
16
折射器件
通过光折射产生光分布 材料通常为聚苯乙烯或丙烯酸 聚合物
17
遮光器件
遮光装置的作用是减少眩光
遮光装置:
光辐射测量
第三章 灯具
复旦大学 宋贤杰
1
灯具
CIE 定义 :
灯具是这样一种器具，它对从一个或多个光源发出的 光线进行重新分配,滤光或转换 。它除包含灯泡外， 还包含固定和保护灯泡所必备的元件，连接灯泡和供 电线路的辅助电路设备等。
2
3.1灯具的控光功能
要想按照我们的意志控制光线（滤光，转换，重新分配），就必须要有 光控元件 下列为灯具中常用的光学器件
26
防护等级特征字母IP后面数字的意义
第一位特 征数字
说明
含义
0 无防护
没有特别的防护
1 防护大于50 mm的 人体某一大面积部分，如手（但不防护有意
固体异物
识的接近），直径大于50 mm的固体异物
2 防护大于12 mm的 手指或类似物，长度不超过80 mm、直径大
固体异物
于12 mm的固体异物
3 防护大于2.5 mm 直径或厚度大于2.5 mm的工具、电线等，直
20
用于照明的光导纤维的发光形式有两种，如图所示. 图(a)为端发光，图(b)为侧发光.
光导纤维的两种发光形式 (a) 端发光；(b) 侧发光 1 光发生器；2 光纤；3 终端发光头
21
无论采用哪种光纤照明，都需有一个光发生器. 光 发生器的原理如图所示.
光纤光发生器的结构原理
22
导光管也是一种远程传光系统，而且可以用来传输 大的光通量. 现在常用的导光管有两种，一种是有 缝导光管，另一种是棱镜导光管.
棱镜导光管结构示意图 (a) OLF的结构；(b) OLF卷成的导光管
23
3.2灯具的分类
灯具有成千上万种，分类方法也多种多样. 如按其 用途来分类，有民用灯具、工矿灯具、舞台灯具、 车船灯具、防爆灯具和路灯灯具等. 倘若按其安装 方式来分类，则有嵌入式、吸顶式、悬挂式、落地 式和移动式等. 下面介绍几种根据灯具的防护性能 和光分布情况进行分类的方法.
的固体异物
径大于2.5 mm的固体异物
4 防 护 大 于 1 mm 的 厚度大于1 mm的线材或条片，直径大于1 mm
固体异物
的固体异物
5 防尘
不能完全防止灰尘进入，但进入量不能达到 妨碍设备正常工作的程度
6 尘密
无尘埃进入
27
续上表
第二位特 征数字
说明
0 无防护 1 防滴 2 15°防滴
3 防淋水 4 防溅水 5 防喷水 6 防猛烈海浪
覆铝 磨光 磨光
反射率 0.7
0.8 0.9 0.85-0.88 0.65 0.60
6
反射器件
散反射
无光源的镜面象 适度的视觉控制:光束柔和 锤打，腐蚀，刷漆的普通镜面反射 通常为散反射
7
反射器件
漫反射
任何方向都有散射光 无精确的光线控制 无光泽的磨光金属或油漆面是最普通的 漫反射表面 发射器外型不是很重要 反射器越深 , 光线间的相互作用以及吸 收作用越大，效率越低。
7 防浸水
8 防潜水
含义
没有特别的防护 滴水（垂直滴水）应没有影响 当外壳从正常位置倾斜不大于15°以内时，垂直 滴水无有害影响 与垂直线成60°范围内的淋水无影响 任何方向上的溅水无有害影响 任何方向上的喷水无有害影响 经猛烈海浪或经猛烈喷水后，进入外壳的水量不 致达到有害程度 浸入规定水压的水中，经规定时间后，进入外壳 的水量不会达到有害程度 能按制造厂规定的要求长期潜水
8
外形各异的反射器件
反射器件的形状决定了光束图案
平面反射器:
通常用于装饰型灯具，主要用于图 异的反射器件
反射器件的形状决定了光束图案
抛物线反射器
点光源放置在焦点位 置将产生平行光束
10
外形各异的反射器件
点光源从焦点位置外移将产生会聚性光束， 内移将产生发散性光束
有具体尺寸的光源位于 焦点将产生不同的散射 光束，其决定于入射点 到光源的距离
反射器件 折射器件 漫射器件 滤光器件 屏蔽器件
3
光线的不同分布
4
反射器件－最普通的光学器件
三种基本类型的反射器件
定向反射
遵守所有的反射定律 精确的光学分布 镜面铝是最常用的材料
5
反射器件
不同镜面材料的反射率
材料 铝面 镀铝金属面: 高纯铝 银面 玻璃和塑胶 铬 不锈钢
加工 磨光和电镀
磨光和电镀 磨光和电镀
Ⅱ类 除基本绝缘，还有补充绝缘，做 绝缘性好，安全程度高，适用于环境
成双重绝缘或加强绝缘，提高安 差、人经常触摸的灯具，如台灯、手
全性
提灯等
Ⅲ类 采用特低安全电压（交流有效值 灯具安全程度最高，用于恶劣环境，
＜50 V），且灯内不会产生高于 如机床工作灯、儿童用灯等
此值的电压
25
灯具防尘放水等级
目前采用特征字母IP后面跟两个数字来表示灯具的防 尘、防水等级. 第1个数字表示对人、固体异物或尘埃 的防护能力，第2个数字表示对水的防护能力，见下表 ：
11
外形各异的反射器件
要达到精确的光束控制 , 灯泡在反射器中的相对位置非常重要。如果位 置有偏差，则光分布将完全不同
12
外形各异的反射器件
平滑面反射器和小平面反射 器
平滑面反射器 : 窄光束 小平面反射器 : 光束较宽
13
外形各异的反射器件
球形反射器和抛物线反射器的结合将产生非对称光束分布
外围光束强度将比 中心光束强度要高
24
按防触电保护方式分类
灯具的防触电保护分类
灯具 等级
灯具主要性能
应用说明
0类 保护依赖基本绝缘—在易触及的 适用安全程度高的场合，且灯具安装、 部分及外壳和带电体间的绝缘 维护方便. 如空气干燥、尘埃少、木 地板等条件下的吊灯、吸顶灯
Ⅰ类 除基本绝缘外，易触及的部分及 用于金属外壳灯具，如投光灯、路灯、 外壳有接地装置，一旦基本绝缘 庭院灯等，提高安全程度 失效时，不致有危险
挡板和百叶: 通常用于荧光灯灯具
遮光角 : 是指照明器出光沿口遮蔽光源体使 之完全看不见的方位与水平线的夹角.
内置格栅:位于灯泡上方的小水平平面， 用于泛光灯。
18
采用一些遮光器件，附加到灯具上去，从而达到增大 灯具保护角，达到减少眩光的目的。
常用的遮光器的结构
19
光导纤维和导光管
光导纤维的结构原理如图所示. 其芯体由透明材料 制成，外包层材料的折射率比芯体稍低. 光线经过 多次的全反射可从光纤的一端传到另一端.
14
折射器件
利用光的折射原理将透光材料做成灯具元件，改变 光线前进方向，获得合理的光分布。
透镜 （a）凸透镜 （b）凹透镜
15
折射器件
菲涅耳透镜原理 （a）平凸透镜（b）菲涅耳透镜
16
折射器件
通过光折射产生光分布 材料通常为聚苯乙烯或丙烯酸 聚合物
17
遮光器件
遮光装置的作用是减少眩光
遮光装置:
光辐射测量
第三章 灯具
复旦大学 宋贤杰
1
灯具
CIE 定义 :
灯具是这样一种器具，它对从一个或多个光源发出的 光线进行重新分配,滤光或转换 。它除包含灯泡外， 还包含固定和保护灯泡所必备的元件，连接灯泡和供 电线路的辅助电路设备等。
2
3.1灯具的控光功能
要想按照我们的意志控制光线（滤光，转换，重新分配），就必须要有 光控元件 下列为灯具中常用的光学器件
26
防护等级特征字母IP后面数字的意义
第一位特 征数字
说明
含义
0 无防护
没有特别的防护
1 防护大于50 mm的 人体某一大面积部分，如手（但不防护有意
固体异物
识的接近），直径大于50 mm的固体异物
2 防护大于12 mm的 手指或类似物，长度不超过80 mm、直径大
固体异物
于12 mm的固体异物
3 防护大于2.5 mm 直径或厚度大于2.5 mm的工具、电线等，直